KR20090051118A - 목재 건조용 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 증기로 목재를 건조시키는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방법에서, 전극(1)에 의해, 건조되어야 하는 목재(3)에 전기에너지(2)를 직접적으로 전도시킴으로써 상기 전기에너지(2)에 의해 목재(3)의 자체 액체로부터 증기가 발생되며 이에 따라 목재(3)의 중심에서 가장 먼저 발생된 증기는 목재의 모세관들을 통해 목재(3) 내의 액체를 배출시킨다. 본 발명에 따른 장치는 전기를 목재에 전도시키기 위하여 건조되어야 하는 목재(3)와 접촉되도록 제조된 본 장치에 연결된 전극(1)들과 전류원(2)을 포함한다.

Description

목재 건조용 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR DRYING OF WOOD}

본 발명은 증기를 사용하여 목재를 건조시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

매우 전형적인 실외 건조(outdoor drying)로부터 비롯하여, 상당히 많은 상이한 방법들로 목재를 건조시키기 위한 방법들이 종래에 공지되어 있다. 통상적으로, 산업계는 건조 설비(drying plant)를 사용하는데, 이 건조 설비에서 목재 내의 수분은 공기흐름과 열에 의해 증발되며 그리고 습한 공기는 건조 공간으로부터 제거된다. 이러한 건조 설비들의 특징으로 높은 에너지 소모를 들 수 있다. 일반적으로, 건조 품질의 결과는 매우 우수할 수 있다. 우수한 건조 결과를 목적으로 한다면, 매우 부드럽게 건조되어야 하며 이와 동시에 긴 건조 시간이 필요하다.

목재 산업에서 건조는 애로사항일 뿐만 아니라 비용 문제에 있어서 꽤 중요한 요소임이 주목되어 왔다. 이에 따라 다양한 물리적 현상에 따라 다수의 서로 다른 건조 방법들이 시도되어 왔다. 건조 공간 내에서 음압, 양압 및 이들을 교대로 가하는 방법이 사용되어 왔다. 또한 극초단파, 초음파 및 다양한 방사 선(radiation)들도 제안되어 왔으며 목재를 건조시키기 위해 심지어 실험까지 수행되었다. 더 많은 시도들이 행하여져 왔으나 단지 몇몇 방법들만이 산업적으로 채택되었다.

본 발명의 목적은 과거보다 더 빠르고 보다 저렴한 방법으로 목재를 건조시키기 위한 장치 및 방법을 제공하는데 있다. 또한 본 발명은 톱질된 재목, 둥근 장작 및 마감질된 목재 제품들을 생산하는 목재 제품 산업 및 제재소에서 다양한 종류의 생산 라인들 내로 매우 잘 통합될 수 있는 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명에 따른 발명은 목재를 통해 전기를 전도시키기 위하여 목재 내에 함유된 액체를 사용하는 것에 따른다. 목재의 서로 다른 측면들에 전류가 연결되며, 목재를 통해 흐르는 전류는 목재 내의 액체를 가열시켜 이 액체를 증기로 변환시키는데, 증기의 높은 압력은 목재의 모세관들을 통해 목재로부터 액체를 배출시키게 한다.

결국 오직 증기만이 배출되며, 목재가 건조되는 동안 목재의 전기적 저항성이 증가함에 따라 심지어 증기가 배출되는 것마저도 중지된다. 목재 내 액체의 상당 부분은 명백히 액체의 형태로 목재로부터 제거되며, 이에 따라 다수의 종래의 방법들에서 요구되는 완전한 증발과 비교할 때 상당한 양의 에너지가 절약됨을 유의해야 한다.

본 발명의 특징들은 첨부된 청구항들로부터 보다 명백하게 될 것이다.

하기에서, 바람직한 대표적 실시예의 관점에서 본 발명을 살펴볼 것이나, 이 대표적 실시예가 본 발명을 제한하지는 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 장치를 도식적으로 도시한 도면이다.

도 1에서, 도면부호 1은 전극(electrode)을 나타내고, 도면부호 2는 전류원(current source), 도면부호 3은 건조되어야 하는 목재 그리고 도면부호 4는 목재에서 액체를 수거하기 위한 홈통(trough)을 나타낸다.

본 발명에 따른 방법에서, 전극(1)들은 건조되어야 하는 목재(3)의 서로 다른 측면 상에서 목재와 접촉하도록 설치되며, 상기 전극들에 의해 전기에너지(2)가 건조되어야 하는 목재에 직접적으로 전도된다. 전류원(2)으로부터 나온 고전압의 전류가 전극들을 통해 목재에 전도될 때, 목재가 가열됨에 따라 목재 내 수분이 분리되기 시작한다. 목재는 통상적으로 중심에서 가장 먼저 건조되는데 이에 따라 목재 중심이 가장 높은 전기적 저항성을 가진다. 이는 목재(3)의 중심이 가장 먼저 가열되기 시작하는 것을 의미한다. 중심에서 물이 증발될 때, 증기는 목재의 모세관들을 통해 증기보다 앞서 물을 목재(3)로부터 배출시킨다. 배출된 액체는 목재 하부에 위치된 홈통(4) 내로 떨어진다. 결국 오직 작은 양의 증기만이 남게 되는 데, 이 증기는 중심으로부터 더 먼 곳보다 목재(3)의 중심에서 더 뜨겁고 더 건조하다. 또한 더 뜨겁고 더 건조한 증기는 높은 압력을 가지며 상기 더 뜨겁고 더 건조한 증기보다 앞서 표면층들의 보다 습한 증기를 배출시킨다. 증기가 배출된 뒤 목재는 건조되며 높은 저항성을 가져 전류원(2)에 의해 공급된 전류가 실질적으로 하강되어 이에 따라 본 장치의 에너지 소모가 자동적으로 감소되게 한다.

전류계(amperemeter)로 전류의 변화를 적절하게 관찰함으로써, 현재까지 건조가 어떻게 진행되고 있는지 쉽게 알아볼 수 있다. 전압을 변경시킴으로써 건조 결과에 영향이 끼칠 수 있는데, 전압을 증가시키면 건조 결과가 더 우수해진다. 반면, 건조 시작 시에 많은 양의 액체가 목재로부터 분리됨에 따라 불꽃이 튀기는 것(sparkling)을 방지하기 위하여 심지어 전압을 감소시킬 필요가 있을 수 있다. 바람직하게, 사용된 전압은 200V 내지 10000V이며 선호적으로는 2 내지 7kV 범위의 수 킬로볼트가 된다.

건조 시의 전력(power) 소모는 자동적이거나 또는 자체적으로 조정될 수 있으며(self-regulated), 이에 따라 목재가 건조될 때 본 장치의 전력은 감소된다.

본 발명을 실시할 때, 본 발명을 수행하기 위해 다수의 서로 다른 대안예들을 사용하는 것이 가능하다. 도 1은 폴(pole)과 같이 둥근 나무 조각을 건조시키는 것을 예시한다. 하지만 톱질된 재목(sawn timber)을 건조시키는 데 더 바람직하게 적용되어야 한다. 그러면, 사용되는 전극들은 판(plate)과 유사하며, 톱질된 나무 조각들은 작은 공기 틈들로 이격되고 전극들 사이에서 서로 인접하게 배열될 수 있으며, 수분을 배출시키기 위해 상기 공기 틈들을 통해 공기흐름이 불어질 수 있다. 더 멀리 배열된 그 외의 다른 전극에서 또는 이 전극에 가까운 근위부분(proximity)에서, 홈통은 액체를 수거하도록 제작될 수 있는데, 이 홈통으로부터 상기 액체가 재순환되도록 배출되어 흐르게 한다(flow away). 이 액체는 의료용 및 향수용 화학적 산업분야의 목적에 매우 적합하다. 만약 목재에서 액체를 완전히 소모하도록 수거하는 것이 바람직하다면, 경량의 소수성 액체(hydrophobic light liquid)에서 건조가 발생하도록 할 수 있으며 이에 따라 전체 장치는 액체 내에 배열된다. 이 경우, 목재 내의 액체는 기저(basin)의 바닥으로 떨어지고 그 곳으로부터 용이하게 수거될 수 있다. 일반적으로 이 액체는 비전도성이고 내화성이어야 한다.

또한 전극들은 천공될 수 있거나 또는 그 외의 다른 경우 증기와 액체가 제거되는 것을 촉진시키기 위하여 증기 및/또는 액체에 대해 침투성이 될 수 있다. 전기 흐름을 보장하기 위하여, 목재와 전극들의 접촉 표면에는 스펀지와 유사한 표면과 적심 장치(wetting device)가 제공될 수 있다. 필요시에, 식염수와 같이 전기적으로 보다 전도가 잘되는 액체를 사용하여 적셔질 수 있다.

목재의 주어진 끝 부분에서, 목재로부터 액체의 제거를 증가시키는 것이 바람직하다면, 전극은 연속적인 임펄스(impulse)로, "연속적으로 이어지는 파동(running wave)"으로 또는 이와 유사한 것으로 배열된 전력 공급을 가지며 차례대로 배열된 몇몇 부분-전극(part-electrode)들로 분리될 수 있다.

회전 롤러들에 의해 목재의 표면에 대해 이동될 수 있도록 또는 또 다른 방식으로, 전극이 목재의 표면을 따라 원하는 방향으로 이동되도록, 상부 전극을 예 를 들어 캐터필러 트랙터의 벨트와 유사하도록 만듦으로써, 액체의 제거가 원하는 방향으로 증가될 수 있다.

여분의 또는 값싼 열에너지가 가능한 경우에, 건조되어야 하는 목재는 어느 정도까지 예비가열 될 수 있으며 이는 실질적인 건조 설비(drying plant)의 전기비용을 감소시킨다.

본 장치의 효율성은 매우 우수한 것으로 기대되는데, 이는 어떠한 건조 챔버(drying chamber) 또는 이와 유사한 공간들을 불필요하게 데울 필요가 없으며 오직 건조되어야 하는 목재 상에서만 건조되기 때문이다. 이 외에도, 공장 면적 전체에 걸쳐 있는 파이프라인에 어떠한 열도 전달되지 않는다.

위에서로부터 명백한 것처럼, 다수의 서로 다른 방식들로 본 발명을 수행할 수 있다. 물론 본 발명은 종래의 공지된 건조 방법들과 함께 사용할 수 있다. 따라서 본 발명은 위에서 기술한 예들에 제한되는 것이 아니라 청구항들의 범위 내에서 변경될 수 있다.

Claims (10)

1. 증기로 목재를 건조시키는 방법에 있어서,

   전극(1)에 의해, 건조되어야 하는 목재(3)에 전기에너지(2)를 직접적으로 전도시킴으로써, 상기 전기에너지(2)에 의해 목재(3)의 자체 액체로부터 증기가 발생되며 이에 따라 목재(3)의 중심에서 가장 먼저 발생된 증기는 목재의 모세관들을 통해 목재(3) 내에서 액체를 배출시키는 목재 건조 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   목재(3) 내 액체의 상당 부분은 액체로서 제거되며, 이 액체는 홈통(4) 내에 수거되는 것을 특징으로 하는 목재 건조 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   건조 결과는 전압에 의해 제어되며 건조 시의 전력 소모는 자체-조절되고 목재가 건조됨에 따라 감소하는 것을 특징으로 하는 목재 건조 방법.
4. 목재 건조 장치에 있어서,

   상기 장치는 전기를 목재에 전도시키기 위하여 건조되어야 하는 목재(3)와 접촉되도록 제조된 본 장치에 연결된 전극(1)들과 전류원(2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 목재 건조 장치.
5. 제 4항에 있어서,

   전극(1)들은 증기 및/또는 액체에 대해 침투성을 가지는 것을 특징으로 하는 목재 건조 장치.
6. 제 4항에 있어서,

   적어도 그 외의 다른 전극(1)은 목재(3)의 표면을 따라 이동되도록 만들어진 것을 특징으로 하는 목재 건조 장치.
7. 제 4항에 있어서,

   선호적으로 본 장치의 하측 부분에서 홈통(4)에 의해, 목재로부터 분리되는 액체를 위해 수거단계가 제공되는 것을 특징으로 하는 목재 건조 장치.
8. 제 7항에 있어서,

   홈통(4)은, 전체 장치가 액체 내에 침지된 상태로 작동되게 하는 양의 소수성인 비전도성의 내화성 액체를 함유할 만큼 충분히 큰 것을 특징으로 하는 목재 건조 장치.
9. 제 4항에 있어서,

   전극(1)은 연속적으로 이어지는 파동(successive running wave)으로서 전극 에 공급된 전류를 가진 부분-전극(part-electrode)들로 분리되는 것을 특징으로 하는 목재 건조 장치.
10. 제 4항에 있어서,

    사용된 전압은 200V 내지 10000V, 선호적으로는 수 킬로볼트인 것을 특징으로 하는 목재 건조 장치.

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